Forschungsprojekte der Forschungsgruppe Wälzlager

Wälzlager

• SFB 1153 - C3 - Wälzfestigkeit

  Die lokalen Randzoneneigenschaften hybrider Werkstoffbereiche werden durch den Fertigungsprozess definiert. Diese Eigenschaften bestimmen gleichzeitig das Betriebs- und Einsatzverhalten der späteren Tailored Forming-Bauteile, welches im Teilprojekt C3 mittels numerischer und experimenteller Analysen erforscht wird. Es wurde ein modulares Lebensdauermodell für hybride Werkstoffbereiche entwickelt, welches mit Komponentenversuchen unter überlagerter Wälz-, Torsions- und Umlaufbiegebeanspruchung validiert wird.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll; Dr.-Ing. Florian Pape

  Team: Timm Coors M.Sc.

  Jahr: 2015

  Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
• FVA 863 I - Stromdurchgang am Wälzlager

  In modernen Antriebssystemen werden in steigender Zahl Elektromotoren mit Frequenzumrichter eingesetzt. Durch die hohen Schaltgeschwindigkeiten entstehen elektrische Ströme im anliegenden Antriebsstrang, welche zu einer Schädigung der beteiligten Maschinenelemente führen können. Bei Wälzlagern treten als strombedingte Schäden vor allem Grey Frosting und Riffeln auf. Ebenso kann das eingesetzte Schmiermedium in seiner Wirkung beeinträchtigt werden.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Jahr: 2018

  Förderung: AiF
• SFB 1153 - T1 – Hybrides Großwälzer

  Das Transferprojekt T1 wird die im SFB 1153 realisierte Prozesskette zur Herstellung von belastungsangepassten hybriden Massivbauteilen skalieren, um die Übertragbarkeit der Forschungsergebnisse auf Bauteile mit großen geometrischen Abmessungen sicherzustellen. Zusammen mit industriellen Partnern werden so die material- und verfahrenstechnischen Vorteile dieser Technologie weiterentwickelt, um Leistungsdichte und Ressourceneinsatz von großen Bauteilen unter Wälzbelastung zu verbessern und Tailored Forming zielgerichtet in die industrielle Anwendung zu überführen.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Team: Felix Saure M.Sc.

  Jahr: 2019

  Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
• FVA 866 I - Kurzfristige Überlasten

  Bei großen Lagerbaureihen, wie sie z.B. in Windenergieanlagen eingesetzt werden, treten kurzzeitige Überlasten durch sich schnell ändernde Windverhältnisse häufig auf. Bei konventionellen Schadensakkumulationshypothesen, wie der von Palmgren-Miner, wirken diese sich kaum aus. Dadurch werden die tatsächlich erreichbaren Lebensdauern aufgrund der Berechnung möglicherweise überschätzt.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Jahr: 2019

  Förderung: AiF

  Laufzeit: 36 Monate
• Randschichtfunktionalisierung durch verformungsinduzierten Martensit an Kugellagerringen

  Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist die gezielte Nutzung der umformtechnisch induzierten Phasenumwandlung in der Randschicht komplexer massivumgeformter Bauteile aus metastabilen austenitischen Stählen am Beispiel eines Wälzlagerinnenrings. Durch die Umformung soll eine gezielte Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften im oberflächennahen Bereich und somit eine Optimierung der Bauteileigenschaften erfolgen. Diese Bauteileigenschaften in Form von Eigenspannungen haben positiven Einfluss auf die Ermüdungslebensdauer von Wälzkontakten. Insbesondere sind weitere Kenntnisse zur lokalen Kaltverfestigung und martensitischen Phasenumwandlung im Bereich der Randschicht, in der Herstellungs- sowie Nutzungsphase, notwendig.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll, Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens

  Team: Alexander Bodewig M.Sc.

  Jahr: 2020

  Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423160066

  Laufzeit: 08/2020-07/2023
• FVA 705: Radial vorgespannte Zylinderrollenlager

  In einem Lager mit positiven Betriebsspielen wird die von außen auf das Lager wirkende Radialkraft lediglich von einer geringen Anzahl an Wälzkörpern vom einen auf den anderen Lagerring übertragen. Mit Verkleinerung des Betriebsspiels bis hin zur Aufbringung negativer Betriebsspiele (Vorspannung) wird die äußere Kraft auf mehr Wälzkörper verteilt. Die Kraft am höchstbelasteten Wälzkörper sinkt im Rahmen definierter Vorspannungen woraus höhere Ermüdungslebensdauern resultieren. Unter Last ist beim Betriebsspiel maximaler Lebensdauer etwa 70% des Lagerumfangs belastet. Mit Erhöhung der Belastung verschiebt sich der Ort des lebensdaueroptimierten Betriebsspiels zu niedrigeren Betriebsspielen. Der Bereich in dem die Wälzkörper nahezu unbelastet im Lager umlaufen (unbelastete Zone) verkleinert sich bei Verringerung des Lagerspiels. Dadurch kann schädlicher Schlupf der Wälzkörper, der in der unbelasteten Zone auftritt, gesenkt oder sogar gänzlich vermieden werden. Der Betrieb von Wälzlagern mit radialer Vorspannung bietet somit Vorteile. Die Größe des Betriebsspiels bzw. der Vorspannung ist allerdings von verschiedenen Faktoren abhängig, u.a. auch von den Betriebsbedingungen. Dabei können Zustände einer schädlichen kontinuierlichen, selbstverstärkenden Spielabnahme eintreten, insbesondere unter dynamischen Betriebsbedingungen oder während des Hochlaufs der Lager. Dieser Zustand kann zu Kontakttemperaturen und radiale Vorspannungen mit Verschleiß und dem Ausfall des Lagers führen. In den Forschungsarbeiten zur radial Vorspannung von Zylinderrollenlagern werden optimierte Betriebsspiele bzw. Vorspannungen mit Berücksichtigung der Lagerumgebung berechnet. In experimentellen Untersuchungen werden die Auswirkung der radialen Vorspannung auf Temperaturentwicklung und Lagerkinemtaik erforscht. Hinsichtlich der praktischen Einsatzgrenzen konnte gezeigt werden, dass radial vorgespannte Zylinderrollenlager über einen weiten Betriebsspiel- und Drehzhalbereich sicher betrieben werden können.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Jahr: 2020
• FVA 914 I – Reibungsmodellierung Hochdrehzahl

  Erweiterung der Reibungsmodellierung für hochdrehende Wälzlager in Elektroantrieben“

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Jahr: 2021

  Förderung: AiF

  Laufzeit: 01/2021-06/2023
• Sensitivität Lagerströme - Systemansätze zur Vermeidung von parasitären Strömen

  Erarbeiten einer Simulationsumgebung und Modellierung eines elektrischen Antriebsstranges, um die Entstehungsmechanismen von elektrischen Lagerspannungen und Lagerströmen systematisch zu untersuchen, sodass die beeinflussenden Parameter ermittelt werden können.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Jahr: 2021

  Förderung: AiF
• Erweiterung und Validierung der Wälzlager Reibungsberechnung

  Optimierung und Erweiterung eines Wälzlager-Reibungsberechnungswerkzeugs

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Jahr: 2021

  Förderung: AiF

  Laufzeit: 09/2021-08/2022